题目
在折射率n=1.50的玻璃上,镀上n'=1.35的透明介质薄膜.入射光波垂直于介质膜表面照射,观察反射光的干涉,发现对λ1=600nm的光波干涉相消,对λ2=700nm的光波干涉相长.且在600mm到700nm之间没有别的波长是最大限度相消或相长的情形.求所镀介质膜的厚度.(1nm=10-m
在折射率n=1.50的玻璃上,镀上n'=1.35的透明介质薄膜.入射光
波垂直于介质膜表面照射,观察反射光的干涉,发现对λ1=600nm的
光波干涉相消,对λ2=700nm的光波干涉相长.且在600mm到700nm
之间没有别的波长是最大限度相消或相长的情形.求所镀介质膜的厚
度.(1nm=10-m
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查薄膜干涉中的反射光干涉条件,涉及光程差、相位突变及整数解的求解。
解题核心思路:
- 确定相位突变情况:两次反射均发生相位突变,总相位差由光程差决定。
- 建立干涉条件方程:根据相消(奇数半波长)和相长(整波长)条件,联立方程求解膜厚。
- 整数解的唯一性:通过题目中“无中间波长满足条件”的限制,确定整数解的相邻关系。
破题关键点:
- 相位突变分析:两次反射均从光疏到光密介质,总相位突变为$2\pi$(等效于无附加相位差)。
- 光程差公式:垂直入射时,光程差为$2n'e$。
- 方程联立:利用两波长对应的干涉条件,联立方程求膜厚。
步骤1:确定干涉条件
- 相消条件(λ₁=600nm):光程差为奇数半波长,即
$2n'e = (2k_1 + 1)\frac{\lambda_1}{2}$ - 相长条件(λ₂=700nm):光程差为整波长,即
$2n'e = k_2\lambda_2$
步骤2:联立方程求整数解
联立两式得:
$(2k_1 + 1)\frac{\lambda_1}{2} = k_2\lambda_2$
代入$\lambda_1=600\,\text{nm}$,$\lambda_2=700\,\text{nm}$,化简得:
$6k_1 + 3 = 7k_2$
通过尝试整数解,得$k_2=3$,$k_1=3$。
步骤3:计算膜厚
将$k_2=3$代入相长条件:
$2n'e = 3 \cdot 700\,\text{nm}$
解得:
$e = \frac{3 \cdot 700}{2 \cdot 1.35} = 7.78 \times 10^{-4}\,\text{mm}$